1.5 Сочетания нагрузок

В расчетах строительных конструкций следует учитывать наиболее неблагоприятные, физически возможные сочетания нагрузок и воздействий.

Различают сочетания двух видов:

• Основные - состоят из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок и воздействий;

• Особые – состоят из постоянных, длительных, возможных кратковременных и одной из особых нагрузок..

При основном сочетании, если принята одна кратковременная нагрузка, она принимается без уменьшения; если приняты две и более, они умножаются на коэффициент 0,9, а длительные нагрузки на коэффициент 0,95.

При особом сочетании кратковременные нагрузки принимаются с коэффициентом 0,8, особые без снижения, длительные – с коэффициентом 0,95.

1.6 Степень ответственности зданий и сооружений

Эту величину оценивают размером материального и социального ущерба при их преждевременном разрушении. Для учета ответственности зданий и сооружений устанавливаются три уровня: I - повышенный, II - нормальный, III - пониженный.

Повышенный уровень ответственности следует принимать для зданий и сооружений, разрушение которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям (резервуары для нефтепродуктов вместимостью более 10000 м³, производственные здания с пролетами 100 м и более, сооружения связи высотой 100 м и более, а также уникальные здания и сооружения).

Нормальный уровень ответственности следует принимать для зданий и сооружений массового строительства (жилые, общественные, производственные, сельскохозяйственные здания и сооружения).

Пониженный уровень ответственности следует принимать для сооружения сезонного или вспомогательного назначения (парники, теплицы, летние павильоны, небольшие склады и подобные сооружения).

При расчете несущих конструкций и оснований следует учитывать коэффициент надежности по ответственности g_n, принимаемый равным: для I уровня ответственности - более 0,95, но не более 1,2; для II уровня - 0,95; для III уровня - менее 0,95, но не менее 0,8.

На коэффициент надежности по ответственности следует умножать нагрузочный эффект (внутренние силы и перемещения конструкций и оснований, вызываемые нагрузками и воздействиями).

1.7 Нормативные и расчетные сопротивления материалов и нагрузок

При расчетах по предельным состояниям первой и второй групп в качестве главного прочностного показателя материала устанавливается его сопротивление, которое может принимать нормативные и расчетные значения:

R^н – нормативное сопротивление материала (по СНиП);

R - расчетное сопротивление материала, определяется по формуле

R=R^н/γ_m (1.5)

где γ_m – коэффициент надежности по материалу, учитывает возможные отклонения сопротивления материала в неблагоприятную сторону от нормативных значений, γ_m>1. (Фактическая работа материала в конструкциях не всегда соответствует его работе при испытании в образцах, или в конструкции попадает материал со свойствами ниже установленных ГОСТ).

Расчетные сопротивления в расчетах следует принимать с коэффициентом условий работы γ_с, который учитывает особенности работы материалов, элементов и соединений конструкций, а также зданий и сооружений в целом, если эти особенности имеют систематический характер, но не отражаются в расчетах прямым путем (учет температуры, влажности, агрессивности среды).

Нормативные и расчетные значения устанавливаются и для нагрузок, учитывая изменчивость их величин или невозможность точного определения.

N^н – нормативная нагрузка (по СНиП);

N – расчетная нагрузка, определяемая по формуле

N=N^нγ_f (1.6)

где γ_f – коэффициент надежности по нагрузкам, учитывающий возможные отклонения в неблагоприятную сторону от нормативных значений (γ_f>1).

При выполнении расчетов необходимо уметь правильно определять нормативные и расчетные сопротивления конкретных материалов, модуль упругости и коэффициенты условий работы.

Стальные конструкции: нормативные и расчетные сопротивления стали принимаются по таблице 51 СНиП II-23-81* в зависимости от стали, вида проката (фасонный или листовой) и толщины проката.

R_уп – нормативное сопротивление стали, принятое по пределу текучести;

R_у – расчетное сопротивление стали, принятое по пределу текучести;

R_ип – нормативное сопротивление стали, принятое по временному сопротивлению.

Расчетные сопротивления должны умножаться на коэффициенты условий работы.

К сталям могут предъявляться требования по ударной вязкости (способность противостоять разрушению при воздействии ударной нагрузки), которые определяются категорией стали. Для ряда расчетов необходимо знать модуль упругости (Е=2,06*10⁵ МПа). Все данные приводятся в СНиП II-23-81*.

Деревянные конструкции: расчетные сопротивления древесины сосны, ели приведены в таблице 3 СНиП II-25-80. Расчетные сопротивления вдоль волокон на изгиб, сжатие, смятие принимают с учетом размеров сечения элементов, т.к. чем меньше элемент, тем больше повреждены волокна при распиле. Также приводятся значения расчетных сопротивлений древесины при работе поперек волокон и под произвольным углом α. В случае применения древесины других пород необходимо использовать переходной коэффициент т_п.

Условия эксплуатации, отличающиеся от стандартных, учитываются умножением расчетных сопротивлений на соответствующие коэффициенты условий работы т_i. К ним относятся: т_в –учитывает условия эксплуатации конструкций; т_т –учитывает влияние повышенных температур; т_д –учитывает влияние длительных нагрузок; т_о –учитывает наличие ослаблений и т.д. При совместном действии нескольких факторов перемножаются соответствующие им коэффициенты условий работы.

Модуль упругости древесины (Е=10000 МПа) также необходимо умножать на соответствующие коэффициенты условий работы.

Железобетонные конструкции: это комплексный строительный материал, в котором совместно работают бетон и стальная арматура. Рассмотрим каждый из входящих в его состав материалов.

Нормативные (R_bn, R_btn) и расчетные (R_b, R_bt) сопротивления бетона определяются по таблицам 12, 13 СНиП 2.03.01-84* в зависимости от класса прочности бетона на сжатие. Расчетные сопротивления бетона R_b, R_bt снижаются (или повышаются ) путем умножения их значений на коэффициенты условий работы бетона γ_bi, учитывающие особенности свойств бетона, длительность действия нагрузки, многократную повторяемость нагрузки, условия и стадию работы конструкции, способ ее изготовления, размеры сечения и т.д.

Модуль упругости бетона Е_b=tgα, он зависит от класса прочности бетона на сжатие и способа твердения бетона.

Арматура в ЖБК принимается в зависимости от типа конструкции, наличия предварительного напряжения, а также условий эксплуатации зданий и сооружений.

Расчетные сопротивления арматуры, установленные для продольной арматуры при работе на растяжение – R_s, при работе на сжатие – R_sc. Для арматуры поперечных стержней – R_sw. Модуль упругости Е_s. Все данные приводятся в СНиП 2.03.01-84*.

Каменные конструкции: прочность каменной кладки зависит в основном от прочности кирпича и раствора.

Расчетные сопротивления сжатию каменной кладки приводятся в таблицах 2-9 СНиП II-22-81. Они зависят от состава каменной кладки: марок кирпича, камней, блоков, раствора, от высоты ряда кладки и др.

Зависимость между модулем упругости каменной кладки Е_о и временным сопротивлением R_и принимается по уравнению

Е_о=α R_и (1.7)

где α – упругая характеристика каменной кладки.

В каменных конструкциях кроме работы на сжатие возможны случаи работы кладки на растяжение, изгиб или срез. Более подробно смотри СНиП II-22-81.